CN110759787A - 一种富含腐植酸盐的土壤调理剂的制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种富含腐植酸盐的土壤调理剂的制备方法，包括如下步骤：用输送机将木本泥炭从原料堆场运至原料仓，经称重给料机将所述木本泥炭投至一级笼式破碎机，通过添加剂失重秤向一级笼式破碎机投入泥炭活化剂，混合均匀、破碎；物料转至二级笼式破碎机进行二级破碎；通过综合原料刮板将破碎后的物料输送至造粒机，通入蒸汽和热水，进行造粒；将颗粒输送至蒸汽管干燥机进行干燥；经粗筛、细筛、冷却、精筛、整形、包装，即得。采用本方法制备土壤调理剂，无需事先对泥炭进行干燥，且制得的成品中可溶性腐植酸含量高，调理土壤的效果显著。

Description

一种富含腐植酸盐的土壤调理剂的制备方法

技术领域

本发明涉及土壤调理剂，尤其涉及一种富含腐植酸盐的土壤调理剂的制备方法。

背景技术

土壤是人们赖以生存的重要资源，但随着经济与社会的不断发展，人们不断地索取自然资源，导致土壤受到严重破坏，土壤退化日益明显。如何改善土壤质量、修复退化土壤、提高土壤生产力成为急需解决的重要问题。许多研究报告指出，合理使用土壤调理剂，能有效缓解土壤退化，改善土壤品质。

根据中华人民共和国农业行业标准NY/T3034-2016的定义，土壤调理剂是指加入障碍土壤中以改善土壤物理、化学和/或生物性状的物料，适用于改良土壤结构、降低土壤盐碱危害、调节土壤酸碱度、改善土壤水分状况或修复污染土壤等。土壤调理剂的研究始于19世纪末，当时主要是针对干旱、半干旱、盐碱地的土壤，研究较多的有沸石、粉煤灰、污泥等单一原料，而这些单一原料会存在一些负面影响如重金属超标等。按照原料来源，土壤调理剂可大致分为天然矿物类、无机固体废弃物、有机物料、有机废弃物、高分子材料、生物改良剂等。

泥炭是沼泽发育过程中的产物，又名“草炭”，亦叫作“泥煤”，形成于第四纪，由沼泽植物的残体，在多水的嫌气条件下，不能完全分解堆积而成。含有大量水分和未被彻底分解的植物残体、腐殖质以及一部分矿物质。泥炭富含氮、钾、磷、钙、锰等多种元素，是一种无菌、无毒、无公害、无污染、无残留的天然有机物质，可作多方用途。

木本泥炭由木本植物残体组成的泥炭。它大多是在富营养(低位)沼泽条件下形成的，其残体主要是桦、云杉等木本植物。泥炭颜色呈棕色和褐色、暗褐色，块状结构。在分解度低的木本泥炭中，用肉眼即可辨认出原木、树根和树皮。木本泥炭的特点是含碳量高(可达60％～65％)，水溶物、半纤维素和纤维素的含量低，腐植酸和泥炭蜡的含量较高。泥炭中含有大量的水分，很难直接粉碎加工。现有技术中，常常会先将泥炭进行干燥，然后再进行下一步的加工处理。

泥炭中含有大量的腐植酸，可以被用作制造腐植酸盐的原料。传统的腐植酸盐生产工艺一般采用湿法技术，如化学工业出版社1991年出版的由郑平主编的《煤炭腐植酸的生产和应用》一书中第128页至133页公开了一种湿法工艺。湿法工艺往往需要使用大量的溶剂，对设备要求高、产能受限、工艺复杂、能耗大。中国专利文献CN105315022A和CN1171409A分别披露了干法制备腐植酸盐的方法，但上述方法均未披露以木本泥炭为原料的具体工艺，且制得的腐植酸盐含量有提高的空间。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种富含腐植酸盐的土壤调理剂的制备方法，采用本方法制备土壤调理剂，无需事先对泥炭进行干燥，且制得的土壤调理剂中可溶性腐植酸含量高，调理土壤的效果显著。

为了解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：

一种富含腐植酸盐的土壤调理剂的制备方法，包括如下步骤：用输送机将木本泥炭从原料堆场运至原料仓，经称重给料机将所述木本泥炭投至一级笼式破碎机，通过添加剂失重秤向一级笼式破碎机投入泥炭活化剂，混合均匀、破碎；物料转至二级笼式破碎机进行二级破碎；通过综合原料刮板将破碎后的物料输送至造粒机，通入蒸汽和热水，进行造粒；将颗粒输送至蒸汽管干燥机进行干燥；经粗筛、细筛、冷却、精筛、整形、包装，即得；

所述木本泥炭与泥炭活化剂的质量比是100:8-25；

所述泥炭活化剂由下列质量份数的物质混合而成：碱性原料2份、秸秆基添加剂1份；

所述碱性原料选自氢氧化钾、氢氧化钠、碳酸氢铵中的一种或几种。

优选的，所述秸秆基添加剂采用如下方法制备而成：

取小麦秸秆，粉碎成长度为3-5mm的纤维，按每公斤秸秆加入800mL的比例加入质量体积百分比为8％的NaOH溶液，室温条件下密闭浸泡120小时，添加稀磷酸调节pH至4.0-5.0；按每公斤秸秆加入50g白腐菌、50g淡紫拟青霉菌的比例加入所述菌剂，室温条件下密闭处理120小时；加入硫酸锌七水合物，85-90℃条件下，搅拌10小时；加入磷酸三钾、N,N’-亚甲基双丙烯酰胺，50-55℃条件，搅拌6小时，固液分离，取固体、干燥即得；

所述秸秆、硫酸锌七水合物、磷酸三钾、N,N’-亚甲基双丙烯酰胺的质量比为100:5:1:1。

优选的，所述碱性原料为氢氧化钾。

优选的，所述木本泥炭中腐植酸的含量不低于30％。

优选的，所述蒸汽的温度低于180℃、绝对压力低于1.0MPa；所述热水的温度低于100℃。

优选的，所述二级破碎后的物料细度达到下列标准：过20目筛，筛余物少于10％。

优选的，所述造粒机为转鼓式造粒机或圆盘式造粒机。

优选的，所述木本泥炭在输送至原料仓之前，还进行光媒处理，所述处理方法如下：

取木本泥炭，加入二氧化钛-蒙脱石混合物，搅拌均匀，露天堆场上进行日光照射，时间不低于14天；

所述二氧化钛-蒙脱石混合物中二氧化钛与蒙脱石的质量比为1:10；

所述木本泥炭与二氧化钛-蒙脱石混合物的质量比为100:0.5-1。

本发明的有益技术效果主要体现在如下几个方面：

1.采用本发明方法制备土壤调理剂，无需事先对原料进行干燥，工艺简单、周期短、能耗小。

2.采用本发明方法进行造粒，无需另外添加粘附剂。

3.本发明方法采用的秸秆基添加剂能显著增加泥炭的哈氏可磨性。

4.采用本发明方法制备土壤调理剂，能显著提高成品中可溶性腐植酸的含量。

5.采用本发明方法制备土壤调理剂，能显著提高其调理效果。

本发明的技术效果可以通过下列试验进行证明：

试验例1秸秆基添加剂对木本泥炭哈氏可磨性指数的影响

1.1材料与方法

1.1.1样品

泥炭：木本泥炭(印尼，含水量51％)。

泥炭混合物1：由上述木本泥炭与秸秆基添加剂按质量比10:1混合而成，秸秆基添加剂的制备方法参照下文实施例1。

泥炭混合物2：由上述木本泥炭与小麦秸秆按质量比10:1混合而成。所述小麦秸秆的加工方法如下：取秸秆，粉碎成长度为3-5mm的纤维。

1.1.2方法利用哈氏可磨性系数测定仪测定各样品的HGI值。

1.2测试结果

测试结果见表1，结果表明，本发明所采用的秸秆基添加剂能显著增加泥炭的哈氏可磨性指数。结果还表明，单纯的小麦秸秆对泥炭的可磨性并不存在明显的影响。

表1秸秆基添加剂对木本泥炭哈氏可磨性指数的影响

试验例2本发明土壤调理剂中可溶性腐植酸的含量测定

2.1材料与方法

2.1.1样品

本发明土壤调理剂：参照下文实施例3制备。

对照土壤调理剂1：泥炭活化剂中不含秸秆基添加剂，且氢氧化钾的用量与实施例3中氢氧化钾的用量相当，余同实施例3。

对照土壤调理剂2：除不对木本泥炭原料进行光媒预处理外，余同实施例3。

2.1.2方法

参照中华人民共和国化工行业标准“HG/T3278-2018腐殖酸钠”5.2项记载的方法，分别测定供试样品中可溶性腐植酸的含量。

2.2测试结果

测试结果见表2。结果表明，本发明土壤调理剂中可溶性腐植酸的含量明显高于对照土壤调理剂。

表2土壤调理剂中可溶性腐植酸的含量

组别	可溶性腐植酸含量(以干基计)，％
		本发明土壤调理剂	70.8
对照土壤调理剂1	60.3
		对照土壤调理剂2	62.6

试验例3本发明土壤调理剂对阳山水蜜桃品质的影响

3.1材料与方法

3.1.1试验地概况与试验材料

试验于2017年11月至2018年8月在无锡市阳山镇某水蜜桃园内进行。该园地处亚热带季风气候区，试验地土壤类型为砂壤土，0-40cm土层有机质含量为12.86g/Kg、碱解氮85.46mg/Kg、有效磷78.84mg/Kg、速效钾87.46mg/Kg、pH6.32。试验桃树品种为晚湖景，属于晚熟品种，选择树势中庸健壮，树姿稍开张，生长一致的8年生水蜜桃树，其株行距为4m×4m，每个处理5株。

3.1.2试验设计

试验共设置4个处理，分别为：

(1)T1：同时施用本发明土壤调理剂(制备方法同试验例2)和堆肥(畜粪发酵，其中全N含量0.72％、全P含量0.21％、全K含量0.45％、有机质38.3％)。土壤调理剂的施用量为3.8T/hm²、堆肥的施用量为7.5T/hm²。

(2)T2：同时施用对照土壤调理剂1(制备方法同试验例2)和堆肥(堆肥品种同上)，各肥料的用量同上。

(3)T3：同时施用对照土壤调理剂2(制备方法同试验例2)和堆肥(堆肥品种同上)，各肥料的用量同上。

(4)T4：施用堆肥(堆肥品种同上)，堆肥的施用量为15.0T/hm²。

每个处理共3次重复。每个重复选用生长一致的5株水蜜桃树作为一个小区，共15个小区，完全随机排列。各小区之间设置保护行。所有肥料于2017年11月16日作为基肥一次性穴施，整个试验期间不再施用其它肥料，其它管理水平一致。

3.1.3样品采集与分析

成熟后，每株桃树随机采摘12颗水蜜桃，用折糖仪测试果实的可溶性固形物含量。

3.1.4数据处理

数据按means±SD计，采用SPSS 20.0软件对各处理之间进行组间t检验。

3.2试验结果

测试结果见表3。结果表明，与T4处理相比，施用土壤调理剂能增加水蜜桃中的可溶性固形物含量，且均具有极显著性意义(p＜0.01)。与T2处理相比，使用本发明土壤调理剂能增加水蜜桃中的可溶性固形物含量，且具有显著性意义(p＜0.05)，表明采用秸秆基添加剂能显著增加制成品的土壤调理效果。与T3处理相比，使用本发明土壤调理剂能增加水蜜桃中的可溶性固形物含量，表明事先对木本泥炭进行光媒处理，能显著增加制成品的土壤调理效果。

表3本发明土壤调理剂对阳山水蜜桃品质的影响

处理	可溶性固形物含量(％)
		T1	12.70±0.21<sup>a</sup>
T2	12.55±0.28<sup>ab</sup>
		T3	12.59±0.22<sup>a</sup>
T4	11.04±0.24

备注：a表示与T4处理相比，p＜0.01；b表示与T1处理相比，p＜0.05。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明的技术方案做进一步的说明，但本发明所要求保护的范围不限于下述实施例。

实施例1土壤调理剂的制备

用输送机将木本泥炭(印尼，含水量48％，腐植酸含量大于30％)从原料堆场运至原料仓，经称重给料机将所述木本泥炭投至一级笼式破碎机，通过添加剂失重秤向一级笼式破碎机投入泥炭活化剂，混合均匀、破碎；物料转至二级笼式破碎机进行二级破碎(破碎后的物料细度达到下列标准：过20目筛，筛余物少于10％)；通过综合原料刮板将破碎后的物料输送至转鼓式造粒机，通入蒸汽和热水(蒸汽的温度低于180℃、绝对压力低于1.0MPa；所述热水的温度低于100℃)，进行造粒；将颗粒输送至蒸汽管干燥机进行干燥；经粗筛、细筛、冷却、精筛、整形、包装，即得；

所述木本泥炭与泥炭活化剂的质量比是100:8；

所述泥炭活化剂由下列质量份数的物质混合而成：氢氧化钠2份、秸秆基添加剂1份；

秸秆基添加剂采用如下方法制备而成：取小麦秸秆，粉碎成长度为3-5mm的纤维，按每公斤秸秆加入800mL的比例加入质量体积百分比为8％的NaOH溶液，室温条件下密闭浸泡120小时，添加稀磷酸调节pH至4.0-5.0；按每公斤秸秆加入50g白腐菌、50g淡紫拟青霉菌的比例加入所述菌剂，室温条件下密闭处理120小时；加入硫酸锌七水合物，85-90℃条件下，搅拌10小时；加入磷酸三钾、N,N’-亚甲基双丙烯酰胺，50-55℃条件，搅拌6小时，固液分离，取固体、干燥即得；所述秸秆、硫酸锌七水合物、磷酸三钾、N,N’-亚甲基双丙烯酰胺的质量比为100:5:1:1。

采用本方法制备的土壤调理剂，其中可溶性腐植酸的含量(以干基计)为61.9％。

实施例2土壤调理剂的制备

将木本泥炭(印尼，含水量51％，腐植酸含量大于30％)进行光媒预处理，处理方法如下：取木本泥炭，按100:0.5的比例加入二氧化钛-蒙脱石(1:10)混合物，搅拌均匀，露天堆场上进行日光照射，时间不低于14天。

用输送机将上述经过预处理的木本泥炭从原料堆场运至原料仓，经称重给料机将所述木本泥炭投至一级笼式破碎机，通过添加剂失重秤向一级笼式破碎机投入泥炭活化剂，混合均匀、破碎；物料转至二级笼式破碎机进行二级破碎(破碎后的物料细度达到下列标准：过20目筛，筛余物少于10％)；通过综合原料刮板将破碎后的物料输送至圆盘式造粒机，通入蒸汽和热水(蒸汽的温度低于180℃、绝对压力低于1.0MPa；所述热水的温度低于100℃)，进行造粒；将颗粒输送至蒸汽管干燥机进行干燥；经粗筛、细筛、冷却、精筛、整形、包装，即得；

所述木本泥炭与泥炭活化剂的质量比是100:25；

所述泥炭活化剂由下列质量份数的物质混合而成：碳酸氢铵2份、秸秆基添加剂1份；

秸秆基添加剂制备方法同实施例1。

采用本方法制备的土壤调理剂，其中可溶性腐植酸的含量(以干基计)为69.4％。

实施例3土壤调理剂的制备

将木本泥炭(印尼，含水量51％，腐植酸含量大于30％)进行光媒预处理，处理方法如下：取木本泥炭，按100:0.8的比例加入二氧化钛-蒙脱石(1:10)混合物，搅拌均匀，露天堆场上进行日光照射，时间不低于14天。

用输送机将上述经过预处理的木本泥炭从原料堆场运至原料仓，经称重给料机将所述木本泥炭投至一级笼式破碎机，通过添加剂失重秤向一级笼式破碎机投入泥炭活化剂，混合均匀、破碎；物料转至二级笼式破碎机进行二级破碎(破碎后的物料细度达到下列标准：过20目筛，筛余物少于10％)；通过综合原料刮板将破碎后的物料输送至转鼓式造粒机，通入蒸汽和热水(蒸汽的温度低于180℃、绝对压力低于1.0MPa；所述热水的温度低于100℃)，进行造粒；将颗粒输送至蒸汽管干燥机进行干燥；经粗筛、细筛、冷却、精筛、整形、包装，即得；

所述木本泥炭与泥炭活化剂的质量比是100:15；

所述泥炭活化剂由下列质量份数的物质混合而成：氢氧化钾2份、秸秆基添加剂1份；

秸秆基添加剂制备方法同实施例1。

采用本方法制备的土壤调理剂，其中可溶性腐植酸的含量(以干基计)为70.8％。

实施例4土壤调理剂的制备

将木本泥炭(印尼，含水量51％，腐植酸含量大于30％)进行光媒预处理，处理方法如下：取木本泥炭，按100:1的比例加入二氧化钛-蒙脱石(1:10)混合物，搅拌均匀，露天堆场上进行日光照射，时间不低于14天。

用输送机将上述经过预处理的木本泥炭从原料堆场运至原料仓，经称重给料机将所述木本泥炭投至一级笼式破碎机，通过添加剂失重秤向一级笼式破碎机投入泥炭活化剂，混合均匀、破碎；物料转至二级笼式破碎机进行二级破碎(破碎后的物料细度达到下列标准：过20目筛，筛余物少于10％)；通过综合原料刮板将破碎后的物料输送至转鼓式造粒机，通入蒸汽和热水(蒸汽的温度低于180℃、绝对压力低于1.0MPa；所述热水的温度低于100℃)，进行造粒；将颗粒输送至蒸汽管干燥机进行干燥；经粗筛、细筛、冷却、精筛、整形、包装，即得；

所述木本泥炭与泥炭活化剂的质量比是100:15；

所述泥炭活化剂由下列质量份数的物质混合而成：氢氧化钾2份、秸秆基添加剂1份；

秸秆基添加剂制备方法同实施例1。

采用本方法制备的土壤调理剂，其中可溶性腐植酸的含量(以干基计)为65.6％。

显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明技术方案而作的举例，并非对本发明实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明权利要求的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种富含腐植酸盐的土壤调理剂的制备方法，其特征在于所述的方法包括如下步骤：用输送机将木本泥炭从原料堆场运至原料仓，经称重给料机将所述木本泥炭投至一级笼式破碎机，通过添加剂失重秤向一级笼式破碎机投入泥炭活化剂，混合均匀、破碎；物料转至二级笼式破碎机进行二级破碎；通过综合原料刮板将破碎后的物料输送至造粒机，通入蒸汽和热水，进行造粒；将颗粒输送至蒸汽管干燥机进行干燥；经粗筛、细筛、冷却、精筛、整形、包装，即得；

所述木本泥炭与泥炭活化剂的质量比为100:8-25；

所述泥炭活化剂由下列质量份数的物质混合而成：碱性原料2份、秸秆基添加剂1份；

所述碱性原料选自氢氧化钾、氢氧化钠、碳酸氢铵中的一种或几种。

2.根据权利要求1所述一种富含腐植酸盐的土壤调理剂的制备方法，其特征在于所述秸秆基添加剂采用如下方法制备而成：

取小麦秸秆，粉碎成长度为3-5mm的纤维，按每公斤秸秆加入800mL的比例加入质量体积百分比为8％的NaOH溶液，室温条件下密闭浸泡120小时，添加稀磷酸调节pH至4.0-5.0；按每公斤秸秆加入50g白腐菌、50g淡紫拟青霉菌的比例加入所述菌剂，室温条件下密闭处理120小时；加入硫酸锌七水合物，85-90℃条件下，搅拌10小时；加入磷酸三钾、N,N’-亚甲基双丙烯酰胺，50-55℃条件，搅拌6小时，固液分离，取固体、干燥即得；

所述秸秆、硫酸锌七水合物、磷酸三钾、N,N’-亚甲基双丙烯酰胺的质量比为100:5:1:1。

3.根据权利要求2所述一种富含腐植酸盐的土壤调理剂的制备方法，其特征在于所述碱性原料为氢氧化钾。

4.根据权利要求3所述一种富含腐植酸盐的土壤调理剂的制备方法，其特征在于所述木本泥炭中腐植酸的含量不低于30％。

5.根据权利要求4所述一种富含腐植酸盐的土壤调理剂的制备方法，其特征在于所述蒸汽的温度低于180℃、绝对压力低于1.0MPa；所述热水的温度低于100℃。

6.根据权利要求5所述一种富含腐植酸盐的土壤调理剂的制备方法，其特征在于所述二级破碎后的物料细度达到下列标准：过20目筛，筛余物少于10％。

7.根据权利要求6所述一种富含腐植酸盐的土壤调理剂的制备方法，其特征在于所述造粒机为转鼓式造粒机或圆盘式造粒机。

8.根据权利要求1-7任一项所述一种富含腐植酸盐的土壤调理剂的制备方法，其特征在于所述木本泥炭在输送至原料仓之前，还进行光媒处理，所述处理方法如下：

取木本泥炭，加入二氧化钛-蒙脱石混合物，搅拌均匀，露天堆场上进行日光照射，时间不低于14天；

所述二氧化钛-蒙脱石混合物中二氧化钛与蒙脱石的质量比为1:10；

所述木本泥炭与二氧化钛-蒙脱石混合物的质量比为100:0.5-1。